Detección de estrellas fuera de la secuencia principal en cúmulos abiertos

Introducción

A partir de los diagramas HR de los cúmulos abiertos, se pueden identifcar estrellas candidatas a gigantes, supergigantes rojas o estrellas azules rezagadas por su colocación en el diagrama.  (gráfico de  ESA Science & Technology)

Las gigantes rojas son estrellas de masa pequeña o intermedia que han consumido el hidrógeno del núcleo durante su etapa en la secuencia principal convierténdolo en helio por fusión nuclear y e su espado actual están quemando hidrógeno de una capa alrededor del núcleo, lo que hace que aumente su tamaño y temperatura superficial sea más baja.

 

Las estrellas supergigantes constituyen una evolución de las gigantes rojas en la que se ha alcanzado una temperatura en el núcleo de más de 100 millones de grados y se produce el proceso triple alfa de la fusión nuclear que genera una expansión de la estrella y un nuevo enfriamento de la superficie.

 

Las estrellas azules rezagadas serían en el diagrama las que aparecen algo separadas en la prolongación de la secuencia principal. Son estrellas que están más allá del punto de despegue de la secuencia y que posiblemente sean fruto de fusiones de estrellas.

Metodología para la detección de gigantes rojas y azules rezagadas en los cúmulos abiertos

Una vez realizado el diagrama HR se buscan las estrellas pertenecientes al diagrama que cumplen estas condiciones:

 

  • Gigantes rojas: B-V>0.8 y magnitud aparente < valor estimado a partir del diagrama HR para que estén fuera de la secuencia principal. No es un criterio que necesariamente cumplan el 100% de las estrellas gigantes y supergigantes rojas. En algunos diagramas se encuentran casos especiales como estrellas pertenecientes a la rama asintótica gigante roja.

  • Azules rezagadas: B-V<0.5 y magnitud aparente < valor estimado a partir del giagrama HR para que resulte un punto fuera de  la secuencia principal, como prolongando la misma. En algunos casos se encuentran estrellas especiales con lineas metálicas (tipo Am).

 

El resultado se representa gráficamente utilizando GNUPLOT resaltando las estrellas que cumplen la condición con un punto rojo (gigantes rojas) o azul (azules rezagadas) y se genera un fichero CSV con los datos cruzados de:

  • Medidas realizadas de B-V, V, V-modulo de diatancia y señal ruido

  • Valores de catálogo de B-V y V realizando el cruce de datos a partir de los valores de RA y DEC. Se utiliza la herramienta scat de WCS2000 sobre el catálogo Tycho2

 

Las lista de estrellas obtenida son candidatas a estrellas especiales. Para verifcarlo se utilizan dos fuentes:

 

A continuanción se muestran los resultados encontrados para algunos cúmulos abiertos.

 

Cúmulo abierto M37

 

Estrellas candidatas a gigantes rojas:

 

En el gráfico se han señalado en rojo las estrellas con B-V>0.8 y más brillantes que magnitud 12.

 

 

En la tabla se muestran las estrellas rojas candidatas con los datos obtenidos, ya sea del catálogo Tycho2 como de las medidas, así como la información adicional de las bases de datos WEBDA y SIMBAD. De las 14 estrellas, 9 se confirman for WEBDA, y otras 2 más se confirman por SIMBDA al disponer de dato de tipo espectral y pertenencia al cúmulo.

Gigantes rojas
Estrellas azules rezagadas

 

Estrellas candidatas a azules rezagadas:

 

En el gráfico se han señalado en azul las estrellas con B-V>0.5 y magnitud aparente < 11 (para estebalecer que estén fuera de la secuencia principal)

 

 

En la tabla se muestran las estrellas encontradas como candidatas a azules rezagadas. Se han confirmado 3 de las 4 con la base de datos WEBDA, confirmando también su pernecencia al cúmulo.

Cúmulo abierto M67

Estrellas candidatas a Gigantes Rojas

 

En rojo se muestran las estrellas que cumplen la condición de B-V>0.8 y magnitud aparente más brillante de 12.5

 

Por la forma ascencente de la isocrona, las estrellas rojas podráin estar en la fase de la rama asintótica gigante (Asymptotic Gian Granch) etapa muy interesante de algunas estrellas de masa intermedia.

En la tabla se muestran las estrellas encontradas (cruzando RA y DEC con el catálog Tycho2). A partir de la denominación en Tycho2, se buscan las estrellas candidatos en la base de datos WEBDA y SIMBAD para obtener más información, especialmente del tipo espectral y de la pertenencia al cúmulo.

En este caso no se han encontrado datos en WEBDA con las denominaciones Tycho2. Pero en SIMBAD se comprueba que todas menos una están confirmadas como pertenecientes al grupo, y todas tienen tipos espectrales compatibles con las gigantes rojas.

 

La parte más interesante es que muchas se confirman como estrellas pertenecientes a la rama asintótica gigante roja, lo que por otro lado está de acuerdo con la disposición de las estrellas en el diagrama HR. Este tipo de estrellas están en su última fase evolutiva. Ya ha quemado todo el helio del núcleo (ya antes había quemado el hidrógeno) y quema helio de la capa exterior, reduciendo la temperatura superficial y aumentando su tamaño. Al final puede conseguir reactivar quemar hidrógeno de capas externas, dando lugar a procesos de inestabilidad.

Gigantes rojas
Estrellas azules rezagadas

 

Estrellas candidatas a azules rezagadas:

 

En el gráfico se han señalado en azul las estrellas con B-V>0.5 y magnitud aparente < 12.5 (para estebalecer que estén fuera de la secuencia principal)

 

 

En la tabla se muestran las estrellas que cumplen el criterio. Se confirma la pertenencia de todas al cúmulo. Todas menos la num 261 se confirman como azules rezagadas ya sea por la base de datos WEBDA o por SIMBAD.

 

Especialmente interesante dos estrellas (num 153 y 55) de tipo Am (con líneas metálicas). Son estrellas cuyo espectro presenta fuertes lineas de absorción de metales como zinc, estroncio, cobre, zirconio y bario, y deficiencias de otros, como calcio y/o escandio. Esta particularidad se debe a que algunos elementos que absorben mejor la luz son empujados hacia la superficie, mientras que otros se hunden debido a la fuerza de la gravedad. Este efecto tiene lugar si la velocidad de rotación es baja.